孙立东 周晓松
华帝股份有限公司 广东 中山 528415
摘要：本文介绍了热电偶的定义，热电偶的工作原理，热电偶的分类及优缺点，带热电式熄火保护装置阀总成的故障原因及试验分析，热电偶与电磁阀的连接不良导致的故障进行分析, 操作方法不当导致的故障进行分析。
关键词： 热电偶 热电偶熄火保护 工作原理 分类 优缺点 安装 故障分析
1.引言：
热电偶熄火保护的概况
随着燃气灶具的普及面日趋扩大，在燃气的使用中发生的中毒、火灾等安全方面的问题也较多，因此燃气用具的安全使用受到了国家地方各级政府的充分重视，所以国家在2001年2月1日起，家用嵌入式燃气灶具必须安装熄火保护装置。
2. 什么是热电偶？
热电偶是一对一端连接不同材料的导体，在火焰温度作用下内部可产生热电势，并利用热电势来探测受控火焰的传感元件。
3. 热电式熄火保护组成及工作原理
热电式熄火保护装置是由热电偶和电磁阀两部分组成。热电偶的电极由两根不同材质的导体组成。直接测温端叫测量端（或称受热端点），接线端叫参比端（或称冷端）。当测量端被加热时，测量端与参比端存在温差，就会产生热电动势，这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。热电偶的热电动势将随着测量端温度升高而增长，它的大小只与热电偶材料和两端的温度有关，与热电偶的长度、截面大小、直径无关，各种热电偶的外形常因需要而不相同，但是它们的基本结构却大致相同。
当热电偶顶端A被火焰加热时，A点和B点之间产生温度差，从而产生热电势，热电偶的引线与电磁阀的绕组线圈连接，在电磁阀的回路中产生的电流足够大时，激励磁体铁C产生的磁性足以克服弹簧E 的作用力，吸住磁铁片D，使电磁阀处于吸合的开阀状态。
热电偶工作原理：热电偶的特性曲线如图所示，热电势是由热电偶的受热端点和冷端点之间的温度差所产生的。当受热端被加热时，端点温度迅速上升，由于热传导的原因端点温度上升较慢，使得热电势在很短的时间内从0升至A，继续加热使冷端点温度上升，导致冷端点与热端点的温度差减小，使热电势稍有下降至B点（A-B=h，而且这一差值随着温度的升高而增大），这时热电偶的冷、热端点的吸热与放热达到一个平衡，即使继续加热，热电势也保持在B点水平基本不变。如果炉火熄灭，热电偶被停止加热，热电势从B点开始下降，由于受热端点的温度高，冷却速度较冷端点快，当热端点和冷端点的温度相同时，两端点的热电势特性曲线交与C点，热电势等于零。
4.热电偶的分类及优缺点
目前燃气灶使用的热电偶为（E型热电偶）镍铬-铜镍热电偶和（J型热电偶）铁-铜镍热电偶。
（E型热电偶）镍铬-铜镍热电偶
优点： E型热电偶热电动势之大，灵敏度之高属所有热电偶之最，宜制成热电堆，测量微小的温度变化。
缺点： E型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性气氛中，热电势均匀性较差。
（J型热电偶）铁-铜镍热电偶
优点： J型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，价格便宜等优点,广为用户所采用。
缺点： J型热电偶可用于真空，氧化，还原和惰性气氛中，但正极铁在高温下氧化较快，故使用温度受到限制，也不能直接无保护地在高温下用于硫化气氛中。
5.带热电式熄火保护装置阀总成的故障原因及试验分析
对售后提供带热电式熄火保护装置灶具的维修数据进行整理发现，问题点多为点不着火、熄火故障（点着松手熄火、意外熄火等），引起该故障的因素较多.
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5.1热电偶安装结构不当导致的故障进行试验分析:
热电偶安装结构不当是指 热电偶与火焰接触的高度、距离不合适，容易出现点着火后熄火和使用中意外熄火现象,因此热电偶的安装位置和安装方式是确保热电式熄火保护装置正常工作的前提。
当热电偶受热端3～5mm 与火焰接触时的性能均优于热电偶受热端、冷端与火焰接触的性能；使用火焰外焰的性能优于火焰内焰的性能。
5.2热电偶在燃具中的安装:
a) 保持受热端与冷端的温差，有效抑制热辐射的影响，建议热电偶端部对炉头倾 斜安装；
b）建议安装在火焰稳定处，热电偶受热端与火焰接触长度在3～5mm为宜，且与火焰外焰接触；
c) 用双炉头的灶具，热电偶端部建议安装在被内炉头侧火焰加热的位置；
d) 防止炉头旋转至使火焰不能直接加热热电偶端部，炉头应设有定位机构；如果没有设定定位机构，火盖的设计应充分考虑火焰与热电偶安装结构之间的影响。
6.热电偶与电磁阀的连接不良导致的故障进行分析:
热电偶与电磁阀的连接不良时，也容易出现点着火后熄火和使用中意外熄火现象,因此热电偶与电磁阀的连接可靠性也是确保热电式熄火保护装置正常工作的前提。热电偶与电磁阀连接主要是其接触电阻和连接牢靠性导致问题发生。
6.1电磁阀与热电偶连接的注意事项:
a) 连接处的材料，如螺钉、热电偶连接端、垫片、插接端口等应有较强的耐腐蚀性；
b) 螺钉的锁紧建议采用带锁紧的梅花垫片，保证其接触电阻尽可能的小；
c) 正极插接端的应采用防松脱设计，金属件插接端子有效配合，防止松动导致接触电阻变大和接触不良。
7.操作方法不当导致的故障进行分析:
操作方法不当是指使用人员使用带热电式熄火保护装置的灶具时的按压时间、按压力大小及旋转位置等。上述三点，如果有一点操作不到位，均会引起点不着火或点着火松手熄火现象。
7.1操作使用注意的地方：
a) 使用操作时，按压操作旋钮到底部，不要用力过猛，然后旋转至最大火时的状态（即90°位置）点火;
b) 看到点火支架有火苗并引燃燃烧器后继续按压2-5秒才能松手，若无点火火苗或点不着燃烧器则应
马上复位再重新点火。
C)点火时若有离焰（火苗很飘），则按压旋钮的时间应相对加长一些；如火苗烧不到热电偶头部，则应按相关方法调整热电偶头部位置或调节风门。
8.结束语：
熄火保护是燃气灶最常见的安全保护方式之一，两种熄火保护方式（简称熄保）—热电偶式熄保和离子感应式熄保。热电式熄火保护装置以热电偶作为传感器使得装置的信号（热信号）单一、可靠，安全性高，成本低，寿命长等优点，在燃气具上被广泛采用。热电偶式原理在于应用了金属物理属性，属于温差式感应，熄火保护动作靠温度感应控制；而离子感应式原理是应用了火焰的光电属性，需要电子电路支持运作，无电则无效；点火速度快，一旦火焰偏离感应针，立即断气熄火，且结构简单，方便安装。
参考文献：
[1] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会. GB 16410-2020 家用燃气灶具 ［S］中国标准出版社，2020.